Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://kodomo.cmm.msu.su/FBB/year_04/doc/credit1.doc Дата изменения: Thu Oct 14 15:53:38 2004 Дата индексирования: Mon Oct 1 21:48:32 2012 Кодировка: koi8-r

Зачетное задание 1

В директории H:/Term1/CreditsWorks создайте поддиректорию Credit1. В эту
поддиректорию скопируйте Ваш файл AA.xls, изменив его имя на
.xls (где - название Вашего белка). После
окончания работы над отчетом (который Вы пишете в файле
H:\Term1\CreditsWorks\Сredit1\resume.txt) удалите из книги .xls
все, что не требуется для отчета.



1. Электрические заряды боковых групп при разных значениях рН

В книге .xls создайте лист pКа_рН. Импортируйте данные о рКа
(см. файл рКа.txt на диске Р). Удалите пустые строчки: боковые группы этих
аминокислот не могут быть заряженными. Создайте таблицу вида:

|Аминок|Русско|Заряд |pКа |Отношение концентрации депротонированной формы к |
|ислота|е |боковой|боковой|концентрации протонированной формы при разных |
| |назван|группы |группы |значениях рН |
| |ие | | | |


| |+Н |-Н | |2 |3 |4 |5 |6 |7 |8 |9 |10 |11 |12 |13 | |R |Аргинин |+1 |0
|12,5 |=10 в степени (рН-рКа) | | | | | | | | | | | | |.. | | | | | | | | |
| | | | | | | | |

Сначала определите, какой заряд, положительный или отрицательный, может
нести боковая группа данной аминокислоты. Для этого рассмотрите структурную
формулу аминокислоты.

Напоминаем: такие функциональные группы как -COOH, -SH, -OH проявляют (в
разной степени, конечно) кислотные свойства; считаем также, что все
функциональные группы, содержащие атомы N, могут проявлять основные
свойства (т.е. присоединять протон).

Рассмотрите приведенные на следующей странице уравнения и запишите в
столбец "+Н" заряд протонированной формы боковой группы, а в столбец "-Н"-
заряд депротонированной формы.

После этого приступайте к исследованию зависимости заряда боковых групп от
рН.

Введите предложенную Вам формулу в одну ячейку. Оператор возведения в
степень - ^. Подумайте, какие ссылки надо сделать абсолютными для того,
чтобы формула стала разумной для всех остатков и всех значений pH. С
помощью копирования формулы заполните таблицу.

Договоримся считать, что при соотношении форм большем или равном 100:1
доминирует первая форма. Красным цветом залейте ячейки, соответствующие
доминированию положительно заряженной формы, синим - отрицательно
заряженной. Желтым (зелёным) цветом залейте ячейки, в которых соотношение
положительно (отрицательно) заряженной и незаряженной форм варьирует в
диапазоне от 0,01 до 100.

Рекомендуем ограничиться 2-мя знаками после запятой, а также
воспользоваться автоподбором ширины столбца.

Рассмотрите получившуюся таблицу и определите, боковые группы каких
аминокислот могут быть отрицательно заряженными. Для каждой из таких
аминокислот запишите (в отчёте) их русские названия и диапазон значений рН,
в котором доминирует заряженная форма, формат записи см. п.11 в файле
Report1.doc на диске Р.

Выполните то же для случая положительного заряда.





2. Электрический заряд белка при рН = 7

Посчитайте средний суммарный электрический заряд молекулы Вашего белка при
pH = 7.

Если отношение концентрации заряженной формы к концентрации незаряженной
формы у данного аминокислотного остатка больше или равно, чем 100:1, то
считаем, что в данных условиях все остатки этого типа несут единичный
электрический заряд. Если же это отношение лежит в диапазоне от 0,01 до
100, можно говорить о среднем электрическом заряде остатка. Например, если
это отношение - 1:1, то средний заряд остатка - 0,5; это не означает Ѕ
заряда у каждой молекулы, а означает, что в половине молекул этот остаток
заряжен, а в половине - нет. Средний суммарный заряд молекулы белка примем
равным сумме средних зарядов входящих в него аминокислот.


Немножко теории

Распределение электрических зарядов на поверхности молекулы - важное
свойство белка, часто имеющее непосредственное отношение к его функции.
Боковые группы ряда аминокислот содержат полярные химические группировки,
способные приобретать электрический заряд при определенных значениях рН.
При работе молекулярных белковых машин локальные концентрации протона,
например, в области активных центров ферментов, могут заметно варьировать.
Поэтому важно понимать, какие боковые группы аминокислот могут быть
заряжены в данных условиях.

Электролитическая диссоциация карбоновой кислоты описывается уравнением:
R-COOH ? R-COO - + H+
Константа равновесия этой реакции:
[R-COO -][H+]

Kа = ---------------

[R-COOH]

Возьмем десятичный логарифм от обеих частей выражения, получим

[R-COO -]

lgKа = lg[H+] + lg ------------

[R-COOH]

Общепринятый показатель кислотности среды - рН среды, pH = -lg[H+]. А
способность кислоты диссоциировать принято выражать с помощью рКа, pKа =
-lg Kа. Соответственно, получаем

[R-COO -]

pH - pKа = lg ----------

[R-COOH]



Симметричным образом можно представить процесс присоединения протона к
аминогруппе :

R-NH3+ ? R-NH2 + H+

[R-NH2][ H+] [R-NH2]

Kа = ------------ и соответственно pH - pKа = lg -----------

[R-NH3+] [R-NH3+]



Тем самым, отношение концентраций непротонированной и протонированной
форм равно

10 pH - pKa

Обозначим это отношение через A , тогда средний заряд равен -A/(A+1) для
случая отрицательного заряда и 1/(A+1) для случая положительного заряда.